， ，，

(1.國網(wǎng)樂山供電公司，四川 樂山 614000；2.國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610072)

0 引 言

電壓合格率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，最大限度提高電壓合格率是電力企業(yè)向客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的重要體現(xiàn)。根據(jù)國家電網(wǎng)公司供電電壓監(jiān)測管理網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求，提出了目前樂山供電的供電電壓采集分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)可真實(shí)反映用戶端供電電壓合格率的實(shí)際情況，同時(shí)還能對(duì)全網(wǎng)電壓合格率進(jìn)行多角度分析，通過分析得到改進(jìn)策略，從而提高電壓合格率指標(biāo)。

以往的電壓監(jiān)測裝置需要人員到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，同時(shí)采集系統(tǒng)軟件功能軟件，只能對(duì)前一日(月)各電壓合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不具備輔助分析能力。所提出基于GPRS的電網(wǎng)供電電壓監(jiān)測系統(tǒng)是根據(jù)國家電網(wǎng)公司全面推廣應(yīng)用的供電電壓自動(dòng)采集系統(tǒng)發(fā)展而來，它通過GPRS數(shù)據(jù)傳輸將終端裝置數(shù)據(jù)采集進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并提供多種方式輔助分析，為技術(shù)人員做出相應(yīng)決策改進(jìn)供電電壓質(zhì)量提供有效依據(jù)。目前該系統(tǒng)在樂山供電公司應(yīng)用情況良好。

1 電壓無功管理現(xiàn)狀

目前樂山供電公司已建成供電電壓采集系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)各類電壓監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測分析，同時(shí)AVC系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行替代了過去各個(gè)變電站的VQC裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)所管轄變電站的電容器投切及主變壓器檔位的升降，電壓無功管理進(jìn)一步加強(qiáng)，電壓合格率指標(biāo)得到提升，但目前公司無功電壓管理方面仍存在一些不足，主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

(1)主網(wǎng)變電站中仍存在部分無載調(diào)壓變壓器，電壓調(diào)整的能力仍然不足。另外部分變電站無功補(bǔ)償容量配置仍然不足，未遵照《并聯(lián)電容器設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50227-2008)要求，設(shè)置變電站并聯(lián)電容器安裝容量應(yīng)占主變壓器容量的10%～30%的規(guī)定。導(dǎo)致高峰時(shí)段功率因數(shù)不能滿足要求。

(2)AVC系統(tǒng)運(yùn)行可靠性較差，時(shí)常出現(xiàn)運(yùn)行缺陷，一些變電站沒有安裝VQC裝置，基本靠人工判斷和投切，不能完全做到及時(shí)跟蹤和調(diào)整。

(3)無功補(bǔ)償不能做到完全就地平衡。部分變電站中低壓出線功率因數(shù)偏低，一是部分配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償不足，二是部分用戶無功配置不足。

(4)客戶需求側(cè)無功設(shè)備管理難度較大。用戶無功補(bǔ)償設(shè)備普遍存在設(shè)備老舊、補(bǔ)償容量不足、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)或無補(bǔ)償設(shè)備的情況，這些都有待于進(jìn)一步加強(qiáng)用電監(jiān)察等管理力度。

按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，電壓合格率分為城市綜合電壓合格率和農(nóng)網(wǎng)綜合電壓合格率。城市綜合電壓合格率主要涵蓋城區(qū)范圍，農(nóng)網(wǎng)綜合電壓合格率主要包含直供直管地區(qū)農(nóng)村以及控股代管縣公司范圍。這里只研究城市綜合電壓合格率的分析管理。

2 供電電壓電能質(zhì)量基本理論

2.1 供電電壓合格率理論

根據(jù)GB/T 12325-2008《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》(以下簡稱《規(guī)程》)，電壓合格率是指實(shí)際運(yùn)行電壓在限值范圍內(nèi)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間與對(duì)應(yīng)的總運(yùn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)間的百分比。對(duì)于供電電壓偏值的限值，《規(guī)程》規(guī)定有以下4點(diǎn)。

①35 kV及以上用戶電壓正、負(fù)偏差絕對(duì)值之和不超過額定電壓的10%；②10 kV用戶的電壓允許偏差值，為額定電壓的±7%；③380 V用戶的電壓允許偏差值，為額定電壓的±7%；④220 V用戶的電壓允許偏差值，為額定電壓的+7%～-10%。

2.2 供電電壓監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置

《規(guī)程》中規(guī)定電網(wǎng)電壓監(jiān)測分為A、B、C、D 4類監(jiān)測點(diǎn)。對(duì)于4類監(jiān)測點(diǎn)，分別定義如下。

(1)A類監(jiān)測點(diǎn)：帶供電負(fù)荷的變電站10 kV母線電壓。其中變電站正常運(yùn)行方式下10 kV母線為分段運(yùn)行，每段母線均設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)；若變電站正常運(yùn)行方式下10 kV母線為并列運(yùn)行，只需在一段母線設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)。

(2)B 類監(jiān)測點(diǎn)：35 kV及以上專線和110 kV及以上非專線用戶供電電壓。其中35 kV及以上專線監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在公用變電站供電母線側(cè)；110 kV及以上非專線監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在用戶變電站供電母線側(cè)；用戶變電站高壓側(cè)無電壓互感器， 監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在公用變電站母線側(cè)。

(3)C類監(jiān)測點(diǎn)：35 kV非專線供電和 10 kV 供電用戶電壓。 其中每 10 MW 負(fù)荷至少應(yīng)設(shè)一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。負(fù)荷的大小為 C 類用戶年度售電量與統(tǒng)計(jì)小時(shí)數(shù)之比，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)選取高壓側(cè)有電壓互感器的用戶，不考慮設(shè)在用戶變電站低壓側(cè)。

(4)D類監(jiān)測點(diǎn)：380 V /220 V 低壓網(wǎng)絡(luò)和用戶端的電壓。每百臺(tái)公用配電變壓器至少設(shè)兩個(gè)電壓監(jiān)測點(diǎn)，不足百臺(tái)的按百臺(tái)計(jì)算，超過百臺(tái)的按每50 臺(tái)設(shè)一個(gè)電壓監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)設(shè)在有代表性的低壓配電網(wǎng)首末兩端和部分重要用戶。

2.3 電網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)合格率統(tǒng)計(jì)

根據(jù)《規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，各電壓監(jiān)測點(diǎn)電壓合格率(統(tǒng)計(jì)時(shí)間單位為分)為

(1)

根據(jù)國家電網(wǎng)公司相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：城市綜合電壓合格率為

(2)

式中，VA、VB、VC、VD分別為A、B、C、D類電壓監(jiān)測點(diǎn)合格率。

3 基于GPRS的電壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 基于GPRS的電壓監(jiān)測裝置原理

對(duì)于D類電壓監(jiān)測點(diǎn)，分別裝設(shè)帶有GPRS功能的電壓監(jiān)測裝置，目前樂山公司采用的DT9系列多功能電壓監(jiān)測統(tǒng)計(jì)儀。它利用GPRS通訊方式與電壓監(jiān)測管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊。將監(jiān)測儀各種參數(shù)、數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果以及運(yùn)行中的信息和告警信息主動(dòng)上報(bào)或者召測上報(bào)。該裝置具有日(月)監(jiān)測統(tǒng)計(jì)等功能。包括日(月)平均電壓值、日(月)總諧波含有率整點(diǎn)值及平均值、日(月)電壓合格率；日(月)電壓超上限/下限累計(jì)時(shí)間和次數(shù)；日(月)電壓超上限率/下限率。

表1 樂山供電公司部分D類電壓監(jiān)測點(diǎn)設(shè)備臺(tái)賬

目前樂山供電公司已與某通信公司簽訂協(xié)議，通過租用一條GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)線路接入供電電壓采集系統(tǒng)，并為每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)辦理1個(gè)傳輸卡號(hào)(類似于手機(jī)的SIM卡)，每個(gè)點(diǎn)以自己的通訊編碼將數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸線路上傳到服務(wù)器，然后進(jìn)入供電電壓采集系統(tǒng)供技術(shù)人員監(jiān)測分析。

公司根據(jù)實(shí)際在部分重要的監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置了28只D類電壓監(jiān)測裝置，布點(diǎn)在市中區(qū)、峨眉山市、五通、沙灣、夾江、井研等6區(qū)縣。表1為部分D類監(jiān)測點(diǎn)臺(tái)賬。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，A類電壓監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)全部由省級(jí)調(diào)度管理系統(tǒng)(OMS)數(shù)據(jù)接入。系統(tǒng)提供各監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行電壓值，以及電壓監(jiān)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；最小采集頻度不能大于1 min。B、C類電壓監(jiān)測點(diǎn)與用電信息采集系統(tǒng)做接口，將對(duì)應(yīng)的B、C類監(jiān)測點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)(用電信息采集系統(tǒng)提供的每15 min凍結(jié)的實(shí)際電壓值)接入供電電壓自動(dòng)采集系統(tǒng)，作為數(shù)據(jù)展示。供電電壓自動(dòng)采集系統(tǒng)如圖1所示。

根據(jù)圖1所示，D類電壓監(jiān)測裝置采集各現(xiàn)場終端的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過GPRS傳輸數(shù)據(jù)至服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)A、B類和C類電壓監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)分別通過調(diào)度OMS系統(tǒng)和營銷用電信息采集系統(tǒng)直接傳輸至供電電壓采集系統(tǒng)中，用戶只要在任意一臺(tái)內(nèi)網(wǎng)電腦即可查看電壓合格率管理各類信息。

圖1 供電電壓自動(dòng)采集分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

3.3 軟件設(shè)計(jì)思路

供電電壓自動(dòng)采集系統(tǒng)是生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(以下簡稱PMS)的重要組成部分，功能與PMS系統(tǒng)融為一體。系統(tǒng)功能以供電電壓管理為核心，涵蓋電壓監(jiān)測點(diǎn)管理、電壓數(shù)據(jù)管理、告警事件管理、報(bào)表管理以及可視化展示等業(yè)務(wù)內(nèi)容。通過采集、統(tǒng)計(jì)與分析功能，具有實(shí)用化應(yīng)用場景和分析功能。在供電電壓自動(dòng)采集系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)上，充分考慮后續(xù)電能質(zhì)量接入、無功電壓管理等方面的應(yīng)用需求，系統(tǒng)功能應(yīng)操作便捷、界面友好，符合各級(jí)用戶使用習(xí)慣。

供電電壓采集系統(tǒng)界面如圖2所示，系統(tǒng)主要功能主要包括以下3點(diǎn)。

(1)電壓數(shù)據(jù)監(jiān)測。每5 min間隔電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)；前一日(月)合格率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：合格率、超上限率、超下限率、統(tǒng)計(jì)時(shí)間、超上限時(shí)間、超下限時(shí)間、合格時(shí)間；前一日(月)極值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：最大值、最小值、平均值、最大值發(fā)生時(shí)間、最小值發(fā)生時(shí)間。

(2)裝置/測點(diǎn)基本屬性查看：包括所屬單位、監(jiān)測點(diǎn)名稱、監(jiān)測點(diǎn)電壓、監(jiān)測點(diǎn)類別、裝置廠家、裝置型號(hào)、通信方式、投運(yùn)日期、安裝地點(diǎn)等。裝置/測點(diǎn)參數(shù)信息：通信參數(shù)有主站IP地址和端口有主站電話號(hào)碼和短信中心號(hào)碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址、無線通訊APN、裝置地址碼等以及SIM卡號(hào)。

圖2 供電電壓自動(dòng)采集系統(tǒng)界面

(3)事件告警：電壓越限告警事件包括越上限開始時(shí)間、越上限結(jié)束時(shí)間、越下限開始時(shí)間、越下限結(jié)束時(shí)間、越上限值；電壓裝置停電、上電事件包括裝置停電時(shí)間、裝置上電時(shí)間。

4 實(shí)例分析

目前樂山公司共有A類監(jiān)測點(diǎn)14個(gè)、B類監(jiān)測點(diǎn)23個(gè)、C類監(jiān)測點(diǎn)22個(gè)、D類監(jiān)測點(diǎn)28個(gè)，公司采用的D類電壓監(jiān)測儀于2013年8月份安裝并投入運(yùn)行，目前運(yùn)行良好。

下面對(duì)樂山地區(qū)2014年1月份的各電壓監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行分析，通過分析日?qǐng)?bào)表抽取其中電壓合格率波動(dòng)相對(duì)大的4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分析，如圖3所示。

如圖3所示：在金盛廣場監(jiān)測點(diǎn)，在1月4日發(fā)生小波動(dòng)，當(dāng)日電壓合格率為93.959%，在1月7日發(fā)生一次較大波動(dòng)，當(dāng)日電壓合格率為81.875%，隨后在1月10日，電壓合格率為84.445%，在1月17日，電壓合格率降低為當(dāng)月最低點(diǎn)60.00%(以上數(shù)據(jù)均為越上限時(shí)間)。

在玉皇小區(qū)監(jiān)測點(diǎn)，1月14日，電壓越下限，當(dāng)日合格率為67.279%，隨后在15、16、17日連續(xù)3天電壓合格率都偏低(低于80%)，其他兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)(嘉州花城、東進(jìn)路公變)分析同理。

D類監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在220 V低壓側(cè)，與居民用戶用電質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，因此應(yīng)引起高度重視。根據(jù)式(2)得知，城市綜合電壓合格率通過4類監(jiān)測點(diǎn)加權(quán)計(jì)算得到，因此做好電壓合格率分析工作，需要對(duì)各類指標(biāo)逐一分析，可通過該系統(tǒng)軟件得到4類監(jiān)測點(diǎn)的電壓值分析，如圖4所示。

如圖4所示，在各類監(jiān)測中，B、C類監(jiān)測點(diǎn)相對(duì)較穩(wěn)定，當(dāng)月兩類電壓合格率為99.95%和99.96%，D類監(jiān)測點(diǎn)波動(dòng)最大，先后在1月2、7、10、14～17、21～16日期間出現(xiàn)較大波動(dòng)。當(dāng)日電壓合格率為99.21%。A類電壓監(jiān)測點(diǎn)在1月2、14～17、20～22日期間波動(dòng)較大。

事實(shí)上，本月城市綜合電壓合格率為99.26%，其中A類監(jiān)測點(diǎn)合格率為98.25%，B類監(jiān)測點(diǎn)合格率為99.21%，C類監(jiān)測點(diǎn)的合格率為99.24%，D類監(jiān)測點(diǎn)的合格率為91.23%。

通過對(duì)2014年1月份的電壓合格率分析發(fā)現(xiàn)，A、D類電壓合格率偏低，分析發(fā)現(xiàn)A類電壓監(jiān)測點(diǎn)中，110 kV黃土站、井研站10 kV母線越上限時(shí)間較長，經(jīng)與調(diào)度部門聯(lián)系得知是由于AVC系統(tǒng)控制中在分片區(qū)內(nèi)存在一定異常，造成10 kV母線電壓偏高。而在D類監(jiān)測點(diǎn)中，圖2中分析的4個(gè)點(diǎn)(嘉州花城、金盛廣場、玉皇小區(qū)、東進(jìn)路公變)是造成D類電壓合格率偏低的主要原因。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)金嘉州花城主要是此臺(tái)區(qū)居民用戶三相負(fù)荷不均，使電壓波動(dòng)較大；而玉皇小區(qū)是居住大量外來務(wù)工人員，由于春節(jié)將至，外來人員已返鄉(xiāng)，造成負(fù)荷偏高；金盛廣場和東進(jìn)路公變主要集中了商業(yè)用電負(fù)荷，晚上商戶停業(yè)后負(fù)荷均將為較低，造成電壓越上限。

圖3 2014年1月部分監(jiān)測點(diǎn)對(duì)比分析

圖4 2014年1月各類監(jiān)測點(diǎn)對(duì)比分析

5 提高電壓合格率措施

基于GPRS的電壓監(jiān)測管理系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓合格率管理工作精益化，借助該系統(tǒng)提出提升各類監(jiān)測點(diǎn)的舉措。

(1)對(duì)于A類監(jiān)測點(diǎn)，開展無功優(yōu)化，合理選擇主變壓器調(diào)壓檔位，及時(shí)下達(dá)變壓器檔位更改定值，滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的需要。已建成AVC系統(tǒng)的地區(qū)電網(wǎng)，不斷提高覆蓋面，在具備條件時(shí)，接入省公司AVC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的無功優(yōu)化運(yùn)行，充分發(fā)揮設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢，保證電壓質(zhì)量。

(2)對(duì)于B、C類電壓監(jiān)測點(diǎn)，若是電源點(diǎn)母線電壓不合格，應(yīng)對(duì)母線電壓進(jìn)行優(yōu)化; 如果是線徑過小，應(yīng)加大線路線徑；線路過長，應(yīng)選擇合適的線路通道，儲(chǔ)備技改項(xiàng)目；如果用戶負(fù)荷重載及過載，應(yīng)加強(qiáng)用戶負(fù)荷管理。

(3)對(duì)于D類監(jiān)測點(diǎn)，加強(qiáng)配電變壓器管理，對(duì)低壓臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償裝置加強(qiáng)巡視檢查，對(duì)不滿足自動(dòng)投切無功補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)行整改；盡可能做到三相負(fù)荷平衡，減少電壓偏移；定期檢查維護(hù)配電變壓器接地電阻，防止接觸不良或接地電阻過大引起電壓偏移，加強(qiáng)配電網(wǎng)無功規(guī)劃，增加臺(tái)區(qū)布點(diǎn)，減小供電半徑。

6 結(jié) 論

結(jié)合樂山電網(wǎng)實(shí)際構(gòu)建出基于GPRS的電網(wǎng)供電電壓監(jiān)測系統(tǒng)，通過對(duì)電網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)分析合理布點(diǎn)，通過GPRS傳輸將D類監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測系統(tǒng)，同時(shí)將調(diào)度OMS系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了各類電壓監(jiān)測點(diǎn)完全監(jiān)測管控。該系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步挖掘分析處理，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建層次分明、拓展性強(qiáng)的電壓監(jiān)測系統(tǒng)，為電網(wǎng)決策人員提供有效數(shù)據(jù)。

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